فهرست مطالب
اختراع آلیاژ آلومینیوم فوققوی با هوش مصنوعی و چاپ سهبعدی در MIT
به گزارس سرویس علمی مجله اینترنتی دیاتو به نقل از سایتک، مهندسان MIT با استفاده از یادگیری ماشین، آلیاژ آلومینیوم جدیدی طراحی کردهاند که با چاپ سه بعدی تولید میشود. این ماده ۵ برابر قویتر از نمونههای قبلی است و میتواند جایگزینی ارزان و سبک برای تیتانیوم در صنایع هوافضا و خودرو باشد.
اختراع آلیاژ آلومینیوم فوققوی با هوش مصنوعی و چاپ سهبعدی
مهندسان دانشگاه MIT با بهرهگیری از تکنیکهای یادگیری ماشین (یکی از شاخههای هوش مصنوعی)، موفق به ابداع روشی نوین برای چاپ سهبعدی آلیاژهای فلزی شدهاند. این روش امکان تولید قطعاتی را فراهم میکند که بسیار قویتر و مقاومتر از قطعات ساختهشده با روشهای سنتی هستند.
آلیاژی طراحی شده برای چاپ سهبعدی
تیم تحقیقاتی MIT یک آلیاژ آلومینیوم اختصاصی طراحی کرده که دقیقاً برای پرینت سهبعدی بهینهسازی شده است. این ماده جدید دو ویژگی فوقالعاده دارد: مقاومت بالا در برابر حرارت و استحکامی بینظیر. آزمایشها نشان دادهاند که این آلیاژ جدید پنج برابر قویتر از آلومینیومی است که با روشهای قدیمی تولید میشود.
نقش هوش مصنوعی در کشف فرمول
برای رسیدن به فرمول شیمیایی دقیق این آلیاژ، محققان نیاز داشتند آلومینیوم را با عناصر مختلف ترکیب کنند. در روشهای سنتی، بررسی تمامی حالتها نیازمند اجرای شبیهسازی روی بیش از ۱ میلیون ترکیب مواد بود؛ اما محققان MIT از “یادگیری ماشین” برای هوشمندسازی این جستجو استفاده کردند.
این روش هوشمند حجم کاری را به شدت کاهش داد و تنها به ۴۰ ترکیب کاندیدا محدود شد. در نهایت، تیم تحقیقاتی توانست از بین این تعداد، بهترین ترکیب را برای ساخت آلیاژی با استحکام بالا و قابلیت چاپ سهبعدی شناسایی کند.
آزمایش و تایید عملکرد
پس از چاپ فیزیکی این آلیاژ جدید و تست آن، نتایج دقیقاً با پیشبینیهای کامپیوتری مطابقت داشت. این ماده به سطحی از استحکام دست یافت که با قویترین آلیاژهای آلومینیومیِ ساختهشده با روشهای سنتی ریختهگری برابری میکند.
آلیاژ آلومینیوم جدید : سبک، قوی و مقاوم برای صنایع سخت
مهندسان معتقدند این آلیاژ آلومینیومی جدید میتواند تحولی در تولید محصولاتی سبکتر، قویتر و مقاومتر به حرارت ایجاد کند. یکی از کاربردهای هیجانانگیز آن، استفاده در پرههای فن موتورهای جت است.
تا کنون این پرهها از تیتانیوم ساخته میشدند که هم بیش از ۵۰ درصد سنگینتر است و هم تا ۱۰ برابر گرانتر از آلومینیوم. این آلیاژ جدید میتواند جایگزینی عالی برای تیتانیوم و کامپوزیتهای پیشرفته باشد.
محدثه طاهری موسوی، سرپرست این تیم تحقیقاتی، میگوید: «استفاده از مواد سبکتر اما بسیار مقاوم، میتواند میزان قابل توجهی انرژی در صنعت حمل و نقل صرفهجویی کند.»
جان هارت، استاد مهندسی مکانیک MIT نیز اضافه میکند: «چاپ سهبعدی اجازه میدهد تا طرحهای پیچیدهای ساخته شده که در تولید مواد صرفهجویی میشود. این آلیاژ جدید میتواند در پمپهای خلاء، خودروهای لوکس و سیستمهای خنککننده مراکز داده استفاده گردد.»
شاید به این مطلب هم علاقمند باشید:
ایده ماجرا این آلیاژ آلومینیوم چگونه شکل گرفت؟
این پروژه جذاب از یک کلاس در MIT در سال ۲۰۲۰ شروع شد. د گرگ اولسون، استاد این درس، از دانشجویان خواست تا با استفاده از شبیهسازیهای کامپیوتری، آلیاژ آلومینیومی قویتری طراحی کنند. تمرکز اصلی بر روی “ریزساختار” ماده بود؛ هرچه اجزای میکروسکوپی ماده کوچکتر و متراکمتر باشند، آلیاژ قویتر میشود.
اگرچه شبیهسازیهای اولیه نتیجه مطلوبی نداشتند، اما محدثه طاهری موسوی تصمیم گرفت از یادگیری ماشین کمک بگیرد. او توضیح میدهد: «در خواص مواد، بسیاری از عوامل به صورت غیرخطی عمل میکنند و انسان در میان آنها گم میشود. هوش مصنوعی به ما نشان میدهد روی کدام عناصر تمرکز کنیم و چه عواملی استحکام را کنترل میکنند.»
نتیجه نهایی: بهینهسازی لایه به لایه
با استفاده از یادگیری ماشین، تیم تحقیقاتی تنها با آزمایش ۴۰ ترکیب، به فرمولی دست یافتند که باعث میشود در ساختار آلیاژ، ذرات ریز و بسیار مقاوم تشکیل شوند. نتیجه، یک آلیاژ آلومینیوم بود که استحکام آن حتی از بهترین حالتی که با شبیهسازی یک میلیون ترکیب بدون هوش مصنوعی به دست میآمد، بیشتر بود.
در نهایت، مشخص شد که چاپ سهبعدی بهترین روش برای تولید فیزیکی این آلیاژ جدید و پیچیده است. یافتههای این پژوهش در مجله معتبر Advanced Materials منتشر شده است.
کلمات کلیدی (Keywords):
چاپ سه بعدی فلز، آلیاژ آلومینیوم جدید، هوش مصنوعی در مهندسی، یادگیری ماشین، دانشگاه MIT، قطعات قوی آلومینیوم، تکنولوژی ساخت و تولید، مهندسی مواد.
